JP4471953B2 - 電力変換装置の保護装置 - Google Patents
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Description
過電圧レベルは半導体素子7aの耐電圧値が低下を始める温度T2 を超えているときは、温度T2における耐電圧値V2を参照して予め過電圧レベル設定手段16で所定の過電圧レベルに設定されている。
しかし、例えば−40℃等の極低温域温度T1で電力変換装置7が始動されるときは、半導体素子7aも同様に極低温となっているので耐電圧値が図2に示すようにV1に低下している。
温度検出手段15で検出された半導体素子7aの検出温度が過電圧レベル設定手段16に入力される。過電圧レベル設定手段16は、検出温度が半導体素子7aの耐電圧値が低下を始める温度T2以下で、例えば温度T1であれば過電圧レベルは検出温度T1を考慮した耐電圧値V1に設定される。電圧比較手段17では電圧検出手段10で検出された直
流電圧が過電圧レベルを超えると半導体スイッチ13を導通させる過電圧信号を出力する。過電圧信号で半導体スイッチ13が導通されることにより、電力変換装置7に供給されている直流電力が制限抵抗器12で消費されるので、半導体素子7aに耐電圧値V1以上の過電圧が印加されるのを防止する。
実施の形態1において、鉄道車両に適用された直流電力から交流電力に変換する電力変換装置の保護装置について説明したが、交流→直流に変換する電力変換装置に適用しても同様の効果を期待することができる。
また、直流電力から交流電力を介して直流電力に変換する電力変換装置に適用しても同様の効果を期待することができる。
さらに、実施の形態1において、鉄道車両に適用された電力変換装置の保護装置について説明したが、入力側又は出力側の少なくとも何れかが直流である電力変換装置7であれば、鉄道車両以外に適用しても同様の効果を期待することができる。
図3は、この発明を実施するための実施の形態2における鉄道車両に適用された電力変換装置の保護装置の構成図である。図3において、1〜9、11〜14は実施の形態1のものと同様のものである。温度検出手段15の検出温度が過電流レベル設定手段18に入力される。過電流レベル設定手段18で設定された過電流レベルは、電流比較手段19へ入力される。さらに、電力変換装置7の交流側の交流電流が電流検出手段20で検出されて電流比較手段19へ入力される。交流電流を検出することにより半導体素子7aに流れている電流を検出できる。電流比較手段19は交流電流が過電流レベルを超えると過電流信号を出力して半導体スイッチ13を導通させる。
次に、動作について説明する。図4は電力変換装置の半導体素子の電流が遮断されたときに半導体素子に印加される電圧を示す説明図、図5は遮断された電流とオーバーシュート電圧との関係を示す説明図である。
図2から図5において、高速度遮断器3が投入されて電力変換装置7へ直流電力が供給れると、電力変換装置7で3相交流電力が出力されて3相誘導電動機14が駆動される。
ここで、半導体素子7aに流れている出力電流が遮断されると、図4に示すように直流側の定常時の直流電圧Vに対してオーバーシュート電圧ΔVが発生し、半導体素子7aにV+ΔVの電圧が印加される。このオーバーシュート電圧ΔVは図5に示すように遮断された交流電流にほぼ比例する。
過電流レベル設定手段18は、図5に示す遮断した交流電流とオーバーシュート電圧ΔVとを対応させたテーブル表を備えている。温度検出手段15で検出された検出温度が過電流レベル設定手段18に入力されると、検出温度が半導体素子7aの耐電圧値が低下を始める温度T2以下であれば、半導体素子7aに流れている電流を遮断したときに半導体素子7aに印加される電圧V+ΔVが検出温度における耐電圧値以下になるように過電流レベルを設定する。過電流レベル設定手段18に入力された検出温度が半導体素子7aの耐電圧値が低下を始める温度を超えると予め設定された所定の過電流レベルにする。
電流比較手段19では過電流レベル設定手段18で設定された過電流レベルと電流検出手段20で検出された交流電流とを比較し、交流電流が過電流レベルを超えると半導体スイッチ13へ過電流信号を与えて半導体スイッチ13を導通させ、直流電力のエネルギーを制限抵抗器12に消費させる。
また、直流電力から交流電力を介して直流電力に変換する電力変換装置に適用しても同様の効果を期待することができる。
さらに、実施の形態2において、鉄道車両に適用された電力変換装置の保護装置について説明したが、入力側又は出力側の少なくとも何れかが直流である電力変換装置7であれば、鉄道車両以外に適用しても同様の効果を期待することができる。
13 半導体スイッチ、15 温度検出手段、16 過電圧レベル設定手段、
17 電圧比較手段、18 過電流レベル設定手段、19 電流比較手段、
20 電流検出手段。
Claims (1)
- 直流電力と交流電力との間の電力変換を行う半導体素子により構成され電力変換装置の直流端子間に接続された半導体スイッチと、前記半導体スイッチを導通させて前記直流電力を制限抵抗器に消費させることにより前記半導体素子を過電圧から保護するようにした電力変換装置の保護装置であって、
前記電力変換装置の交流端子に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、
前記電力変換装置を構成する前記半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された検出温度が前記半導体素子の耐電圧値が低下を始める温度以下のときは、交流電流を遮断したときに発生するオーバーシュート電圧を含めて前記半導体素子に印加される電圧が前記検出温度に対応した前記半導体素子の耐電圧値以下になるように過電流レベルを設定し、前記検出温度が前記耐電圧値の低下が始まる温度を越えているときは、予め設定した所定の過電流レベルに設定する過電流レベル設定手段と、
前記電流検出手段により検出された前記交流電流と前記過電流レベル設定手段により設定された前記過電流レベルとを比較し、前記検出された交流電流が前記設定された過電流レベルを越えたとき前記半導体スイッチを導通させる過電流信号を出力する電流比較手段により構成された電流比較手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置の保護装置。
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